摘要：辐射冷暖空调系统是基于热辐射原理的高效舒适空调技术，通过高温冷媒辐射末端处理室内显热，结合双冷源除湿新风系统解决潜热，实现温湿度独立控制。本文从基础原理、系统构成、控制逻辑及技术优势等方面展开分析，阐明其在建筑节能与室内环境品质提升中的应用价值。
摘要
辐射冷暖空调系统是基于热辐射原理的高效舒适空调技术，通过高温冷媒辐射末端处理室内显热，结合双冷源除湿新风系统解决潜热，实现温湿度独立控制。本文从基础原理、系统构成、控制逻辑及技术优势等方面展开分析，阐明其在建筑节能与室内环境品质提升中的应用价值。
辐射冷暖空调系统；热泵技术；双冷源除湿；露点控制；温湿度独立调节。
一、辐射冷暖空调系统基础原理
（一）能量供给与显热处理机制
1.高温冷媒制冷与热泵技术
辐射冷暖空调系统将热泵机组（涵盖空气源、地源、水源等类型）作为核心冷热源，依托压缩机循环运作，实现能量在不同温度间的转移。在制冷工况下，冷媒温度精准控制在12℃ - 18℃，相较于传统空调5℃ - 7℃的低温冷媒，温度明显更高；制热工况时，则提供35℃ - 45℃的低温热水。如此设定显著提高了能源利用效率。
2.辐射末端显热交换
该系统的辐射末端采用地面盘管或天棚辐射板，管道内的高温冷媒与室内环境进行辐射换热。其中，辐射换热在整个换热过程中占比高达60% - 70%，而对流换热仅占30% - 40%，有效规避了传统空调强制对流带来的风速不适问题。末端表面温度与室内空气温差严格控制在8℃以内，制冷时末端表面温度高于室温2℃ - 5℃，制热时低于室温3℃ - 6℃。通过热辐射直接调节人体与环境间的显热交换，从而实现“冷/热不吹风”的舒适体验。
（二）潜热处理与湿度控制
1.双冷源除湿新风系统
系统配备独立的双冷源除湿新风机，通过“预冷段 + 深度除湿段”两级处理流程对新风进行处理：第一级冷源利用15℃ - 18℃的高温冷媒回收新风余热，降低新风温度；第二级冷源采用7℃ - 12℃的低温冷媒或干燥剂进行深度除湿，将新风含湿量控制在4 - 8g/kg（可依据室内设计湿度灵活调整）。处理后的干燥新风，送风温度处于18℃ - 22℃，相对湿度为30% - 40%，以低风速（≤0.3m/s）送入室内，承担室内全部潜热负荷（即湿负荷）以及部分显热负荷。
2.温湿度独立控制逻辑
在该系统中，显热与潜热分别由不同系统处理。辐射末端专注于温度控制（显热），新风系统负责湿度控制（潜热），彻底打破了传统空调“温湿度耦合控制”的局限，有效避免了因过度冷却而造成的能源浪费现象。
二、辐射冷暖空调系统构成与工作流程
（一）系统组成
1.核心设备
- 热泵机组：采用变频技术，能够依据负荷变化动态调节冷/热量输出，制冷能效比（COP）≥4.5，制热能效比≥5.0。
- 双冷源除湿新风机：集成板式换热器、转轮除湿模块或冷冻除湿段，配备EC变频风机，新风处理量按照30 - 50m³/(人·h)的标准进行设计。
- 智能控制柜：集成PLC控制器、温湿度传感器、电动调节阀，支持Modbus/BA总线通信，实现智能化控制与数据传输。
2.末端系统
- 辐射盘管：地面采用PE - RT地暖管，管间距设置为150 - 200mm；天棚采用金属毛细管网，间距为10 - 20mm，辐射盘管覆盖面积不低于房间地面/顶面的80%。
- 送回风装置：采用孔板送风、地送风等低扰动送风方式，回风通过走廊或独立回风口排出，有效防止气流短路，保障室内气流分布均匀。
3.控制单元
- 传感器：包含室内温湿度传感器（精度达±0.5℃、±5%RH）、末端表面温度传感器、室外环境传感器，实时精准采集环境数据。
- 执行器：电动二通阀用于调节末端水流量，新风阀控制新风量，压缩机变频器实现压缩机转速调节，共同确保系统稳定运行。
（二）工作流程
1.制冷模式（夏季）
热泵机组产出15℃冷冻水输送至辐射末端，天棚/地面盘管表面温度维持在18℃ - 20℃，且高于室内露点温度2℃以上，通过辐射方式降低室内显热。室外新风经双冷源处理后，含湿量降至低于室内设计值（例如室内设定26℃/60%RH，露点温度约17.5℃，则将新风含湿量控制在≤12.5g/kg），送入室内吸收人体散湿及渗透湿负荷。控制系统持续实时监测室内露点温度，通过调节末端进水温度或新风除湿深度，切实保障辐射表面不会出现结露现象。
2.制热模式（冬季）
热泵机组提供40℃热水至辐射末端，地面/天棚表面温度保持在28℃ - 32℃，借助辐射提升室内显热。新风经热泵余热回收预热（或辅以电加热）至20℃ - 24℃，湿度控制在30% - 40%，既能满足室内新风需求，又可避免室内空气过于干燥。
（三）控制逻辑核心算法
1.露点温度实时计算
根据室内温湿度传感器采集的数据，运用公式T_d = \frac{b \cdot \ln(RH \cdot e_s(T)/100)}{a - \ln(RH \cdot e_s(T)/100)}计算露点温度（其中e_s(T)表示饱和水汽压，a = 17.625，b = 243.04），为系统防结露控制提供关键数据支持。
2.防结露控制策略
当末端表面温度接近露点温度（差值＜1℃）时，系统自动将冷冻水供水温度提升5% - 10%，或者增加新风除湿量（降低室内含湿量，进而提升露点温度）。遵循“优先保证湿度控制”原则，一旦室内湿度超标，便强制提升新风除湿能力，同时暂时维持辐射末端温度稳定。
三、技术优势与应用场景
（一）技术优势
1.高效节能
高温冷媒运行降低了热泵压缩比，相较于传统空调，能耗可降低30% - 40%；显热潜热独立处理模式，避免了“过冷再热”造成的能量浪费，在部分负荷工况下，能效提升效果更为显著。
2.舒适性能优化
系统运行无吹风感，室内垂直温差≤2℃，水平温差≤1℃；运行噪声低，新风系统噪声≤35dB(A)，末端无机械噪声，为用户营造静谧舒适的室内环境。
3.健康与环境友好
恒定的新风量确保室内CO₂浓度＜1000ppm，有效降低病毒气溶胶传播风险；避免了传统空调冷凝水滋生微生物的问题，辐射表面温度均匀，减少室内扬尘吸附，有利于室内环境卫生。
4.空间利用与建筑适配
末端无需风管，天棚盘管可隐藏于吊顶内，地面盘管可与地暖系统兼容；适用于超低能耗建筑、被动房等对热工性能要求较高的建筑场景，对建筑空间的适应性强。
（二）应用场景
1.住宅建筑：适用于高端公寓、别墅等，尤其能够满足对噪声、舒适度要求较高的用户需求。
2.商业与公共建筑：在星级酒店、博物馆、实验室（如恒温恒湿展厅、精密仪器室）等场所具有广泛应用前景。
3.医疗与养老场所：可应用于医院病房、养老院，减少气流扰动对卧床患者的影响，为患者和老人提供更舒适的环境。
4.特殊环境：在数据中心（利用辐射散热降低设备温度波动）、洁净室（低尘送风配合辐射控温）等特殊环境中也能发挥重要作用。
四、结论
辐射冷暖空调系统凭借“辐射显热控制 + 新风潜热处理 + 智能露点防护”的技术组合，成功实现了高效、舒适、健康的室内环境调控，是建筑节能与绿色空调领域的重要发展方向。未来，该系统可进一步与可再生能源（如太阳能热泵、地热能）相结合，并引入AI预测控制技术，持续提升系统的适应性与智能化水平，为建筑节能和室内环境品质提升做出更大贡献。
参考文献
[1] 陆耀庆. 实用供热空调设计手册（第四版）[M]. 中国建筑工业出版社, 2020.
[2] ASHRAE. Handbook of HVAC Systems and Equipment (2019).
[3] 辐射供暖供冷技术规程（JGJ 142 - 2012）[S]. 中国建筑工业出版社, 2012.
来源：余温张强